1. EL PAVIMENTO DE CONCRETO

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1 1. EL PAVIMENTO Los pavimentos de concreto son reconocidos como una solución vial debido a que siendo competitivos en términos de costos de construcción, destacan además por su larga vida, por su resistencia y por ser ecológicamente amigables. Entre sus principales fortalezas se deben considerar sus menores costos de mantenimiento y el menor costo de operación vehicular. No puede dejar de mencionarse el hecho de que, por su naturaleza rígida, el pavimento de concreto requiere por lo general de sólo una capa de material granular como subbase, permitiendo ahorros adicionales en costos de materiales y tiempos de trabajo. Existen beneficios adicionales en términos de seguridad vial y cuidado del medio ambiente que deben tenerse en cuenta al momento de evaluar qué alternativa elegir. En seguridad vial: la superficie rugosa permite una mejor adherencia neumático superficie de rodadura. Además, el color plomo mejora la visibilidad haciéndolo tres veces más reflexivo que el asfalto. Estas características disminuyen la probabilidad de accidentes. Beneficios de los pavimentos de concreto Beneficios Seguridad Vial Concreto Reduce el salpiqueo de agua superficial (no se ahuella, no se empoza). Mejor adherencia superficial: textura rugosa para mejor adherencia entre pavimento y neumático. Mayor Visibilidad: ás reflejante que el asfalto. ión en vías urbanas hasta Planicidad Superficial: Conserva textura superficial por más tiempo. Cuidado del Medio Ambiente Se reducen las emisiones de dióxido de carbono y otras. ía en su construcción, mantenimiento y rehabilitación. Reduce el efecto de calor urbano, por su color y propiedades reflectoras. Fuente: Asociación Canadiense del Concreto Premezclado En el cuidado del medio ambiente: permite ahorros considerables de energía tanto en el proceso de construcción como en el de operación. Se puede llegar a ahorrar entre 0.8 y 6.9 % de combustible solamente por transitar por un pavimento de concreto. Un tema adicional es el referido a la balanza comercial peruana. Siendo el asfalto un derivado del petróleo, y el Perú un país que en su balanza comercial lo importa, los pavimentos de asfalto no utilizan insumos 100% nacionales mientras que los de concreto sí lo hacen. 2

2 2. TIPO DE PAVIMENTOS Existen tres tipos de pavimentos de concreto utilizados en vías: Pavimento de concreto simple con juntas En este tipo de pavimentos se requiere realizar juntas de contracción transversal que varían entre 3.5 y 6.0 m. La transferencia de carga entre paños adyacentes se puede dar mediante trabazón de agregados o mediante el empleo de pasadores. Las juntas inducen el agrietamiento propio del comportamiento del concreto por las tensiones originadas por los cambios de temperatura y humedad. Se recomienda no exceder los 4.5 m. Planta Perfil m (12 a 20 pies) Pavimento de concreto armado con barras transversales La carpeta de rodadura es de concreto reforzado con mallas de acero, las que permiten incrementar la distancia entre juntas llegando a valores entre 7.5 y 9.0 m. Aunque tiene refuerzo moderado de acero siempre se espera que se produzcan fisuras controladas dentro de los paños. La transferencia de carga entre paños adyacentes se realiza mediante la trabazón de agregados o el empleo de pasadores. Esquema de pavimento de concreto reforzado con juntas Planta Perfil m (25 a 60 pies) 0.2 a 0.3% de acero 3

3 2. TIPO DE PAVIMENTOS Las juntas deben ser selladas debido a que por ellas podrían ingresar materiales incompresibles que restrinjan el movimiento de los paños de concreto, y agua que erosione las capas inferiores de soporte. Pavimentos de concreto continuamente reforzados Las tensiones son controladas por una armadura de acero. Se espera la aparición de fisuras controladas a lo largo de todo el pavimento, distanciadas entre 0.6 y 2.0 m. Planta m (3 a 8 pies) Perfil 0.6 a 0.8% acero La nueva guía de diseño MEPDG 2010 ya no considera en su diseño a los pavimentos de concreto reforzado con juntas debido a que su comportamiento no ha sido el adecuado. Sí se trabaja, en cambio, con los de concreto simple con juntas y con los continuamente reforzados. Los pavimentos de concreto continuamente reforzados son especificados para periodos de diseño mayores a 30 años, por lo que es común apreciarlos en otras realidades como las de Estados Unidos y Europa. Los pavimentos de concreto simple con juntas son los que mejor se adaptan a nuestra realidad. Recomendamos no diseñar pavimentos con periodos de diseño menores a 20 años. 4

4 La figura detalla los principales elementos de los pavimentos de concreto: Elementos de pavimento de concreto simple con juntas Juntas longitudinales Juntas transversales Rugosidad Diseño del espesor Texturizado Barras de amarre Subrasante Subbase o base Pasadores Materiales del concreto Fuente: American Concrete Pavement Association (ACPA) A continuación se mencionaran las características más importantes de cada uno de los elementos que conforman el pavimento de concreto: 3.1 Capas de un pavimento de concreto Los pavimentos de concreto cuentan con una serie de capas que se sostienen desde la subrasante hasta la carpeta de rodadura. La calidad de los materiales que conforman las capas van mejorando a medida que se aproximan a la carpeta de rodadura. Subrasante Es el suelo de cimentación del pavimento pudiendo ser suelo natural, debidamente perfilado y compactado, o material de préstamo, cuando el suelo natural es deficiente o por requerimiento del diseño geométrico de la vía a proyectar. Los materiales que pueden ser empleados como subrasante serán de preferencia materiales de tipo granular, tales como: GW, GP, SW, SM, ML o incluso SC, siempre que la arcilla no sea de alta plasticidad. Antes de ser empleado debe ser perfilado y compactado entre el 95 y 100% de la máxima densidad seca obtenida con el ensayo proctor estándar AASHTO T-99. En el caso de presentar suelo natural conformado por suelos finos y plásticos como CL, MH, CH, CL ML, con LL entre 50 y 100% se analizará la necesidad de mejorarlos reduciendo su LL para mejorar así el IP. Si el suelo natural esta conformado por suelos tipo MH, CH y OH con LL de 100% será reemplazado por material de préstamo en un espesor mínimo de 30 cm. 5

5 Subbase Es la capa que esta apoyada sobre la subrasante compuesta por materiales granulares de buena gradación. También deberá ser perfilada y compactada entre el 95 y 100% de su máxima densidad seca mediante el ensayo proctor estándar. El empleo de subbase implica una mejora en la capacidad de soporte de suelo que se traduce en una reducción del espesor de carpeta de rodadura. Sin embargo, el impacto no es significativo. El empleo de materiales granulares entre la subrasante y la carpeta de rodadura se debe entender desde el punto de vista de protección de la subrasante ante la pérdida de finos y para hacer más homogéneo el soporte donde se colocará la carpeta de rodadura de concreto. Base En el caso de los pavimentos de asfalto es común que se contemple material de base adicional. En el caso de los pavimentos de concreto no es común pero podría darse el caso en situaciones extremas. Constituye entonces la capa intermedia entre la subbase y la carpeta de rodadura. Utiliza materiales granulares de excelente gradación Los diferentes métodos de diseño no limitan el espesor de las capas granulares, sin embargo, hay que tener consideraciones del proceso constructivo al momento de diseñar. Espesores inferiores a 10 cm resultan muy difíciles de compactar. Por lo que se sugiere no emplear espesores menores a 10 cm, siendo preferible trabajar con 15 cm. Bases estabilizadas con cemento Las bases estabilizadas permiten el empleo de materiales locales y reciclados, teniendo como ventajas: subbases menos erosionables, reducción de esfuerzos de tensiones, menores deflexiones, mejoramiento de la transferencia de carga entre paños, entre otras. Se podrá estabilizar con cemento siempre y cuando el material a estabilizar sea libre de partículas orgánicas con equivalentes de arena superiores a 20. 6

6 Carpeta de rodadura Esta conformada por mezcla de concreto hidráulico. Los métodos de diseño especifican diseños de mezcla con Módulo de Rotura a la Flexión (MR) superiores a 42 Kg/cm 2, o su equivalente a f c = 280 Kg/cm 2. MR recomendado por tipo de vía Tipo de vía Autopistas Urbanas principales Urbanas secundarias MR recomendado (Kg/cm²) Aunque las metodologías de diseño podrían evaluar pavimentos de concreto con MR mayores a 50 kg/cm 2, lo mejor es no superar esta medida ya que las losas se vuelven muy rígidas. Además, los altos contenidos de cementante utilizados en mezclas de concreto de este tipo traen consigo problemas de contracción y fisuración por contracción plástica que pueden evitarse. Valores de MR entre 50 y 55 son comunes para pavimentos de aeropuertos. 3.2 Las juntas Por la naturaleza misma del concreto es necesario controlar la fisuración y permitir el movimiento relativo entre paños adyacentes mediante el empleo de juntas. Las juntas son cortes longitudinales y transversales que tienen el rol de inducir fisuras por contracción del concreto, aislar el movimiento de los paños de elementos ajenos al pavimento, como buzones por ejemplo, y ser incluso parte del procedimiento constructivo del pavimento. 3.3 Mecanismo de transferencia de carga y confinamiento Dependiendo del tipo de solicitaciones de carga de tránsito y del diseño geométrico de la vía, el pavimento contará de mecanismos de transferencia de cargas entre paños adyacentes y confinamiento lateral. 7

7 Transferencia de carga Se puede dar mediante la trabazón de los agregados o mediante el empleo de pasadores en las juntas de contracción transversal. Los pasadores son barras de acero lisas con bordes redondeados que se colocan en el plano perpendicular al corte de la junta transversal. Deben estar centrados y permitir el movimiento de los paños adyacentes. No deben restringir su movimiento. Características de los pasadores con relación al espesor de la losa Espesor del concreto Diámetro (mm) Pasadores Longitud (cm) Separación (cm) Confinamiento lateral El confinamiento lateral es importante ya que controla las tensiones por flexión, así como las deflexiones en las losas. Las bermas son una forma de confinamiento que pueden ser: de concreto, como una extensión del pavimento, o independientes vinculadas o no vinculadas; de asfalto; o de material granular. Adicionalmente un mecanismo que aporta al confinamiento lateral es el empleo de barras de amarre. Las barras de amarre son de acero corrugado que controlan el movimiento lateral de los carriles. Se colocan perpendiculares a la junta longitudinal, siendo por lo general de: 3 8, ó de pulgada de diámetro; con longitudes que varían desde 50 cm hasta 100 cm; y que están espaciadas entre 50 y 100 cm

8 3.4 Texturizado (micro y macro) El objetivo de texturizar la superficie del concreto es entregarle al pavimento las cualidades necesarias que logren el contacto neumático carpeta de rodadura que permitan el tránsito de los vehículos en condiciones seguras. El micro texturizado es el que se logra aplicando una llana húmeda sobre la superficie del pavimento. El macro texturizado se logra mediante herramientas mecánicas como peines con cerdas metálicas o aparatos más sofísticados que pueden ser incorporados en el tren de pavimentado. Micro texturizado Texturizado con yute. Sentido Longitudinal. Macro texturizado Texturizado con peine. Sentido Transversal. 9

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